Скважинный фильтр

Авторы патента:

Файзуллин Илфат Нагимович (RU)

Губаев Рим Салихович (RU)

Гусманов Айнур Рафкатович (RU)

Садыков Рустем Ильдарович (RU)

Набиуллин Рустем Фахрасович (RU)

E21B43/08 - фильтры или фильтровальные трубы

Владельцы патента RU 2499130:

Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для фильтрации жидкости в нагнетательной скважине. Устройство содержит фильтрующие секции, каждая из которых включает фильтрующую рубашку, снабженную продольными стержнями с концевыми кольцами по торцам, жестко закрепленными на базовом элементе, выполненном в виде трубы с отверстиями. Фильтрующая рубашка выполнена из продольных стержней круглого сечения и ребер жесткости в виде колец. Продольные стержни жестко и соосно с зазором между собой закреплены на периферии ребер жесткости и концевых колец. Ребра жесткости установлены между концевыми кольцами исходя из длины каждой фильтрующей секции, причем каждая фильтрующая секция установлена на отдельном базовом элементе. В каждое отверстие в трубе жестко установлены металлические сетки, размеры ячеек которых увеличиваются снаружи внутрь трубы. Минимальный размер ячеек сетки больше зазора между продольными стержнями. Упрощается сборка, повышается эффективность работы. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для фильтрации жидкости в нагнетательной скважине.

Известен скважинный фильтр (патент RU №2074313, МПК 8 E21B 43/08), содержащий базовый элемент в виде трубы с отверстиями и концентрично на нем установленные фильтрующие секции, каждая из которых включает продольные прокладочные звенья и фильтрующую рубашку, выполненную из спирально намотанной на них проволоки и приваренной в местах контакта и концевых колец, параллельных друг другу и соединенных посредством сварки с прокладочными звеньями, причем для искривленных скважин фильтрующая рубашка выполняется двухуровневой.

Недостатками данного скважинного фильтра являются:

во-первых, возможность его повреждения в процессе спуска и трудность проведения сварки витков проволоки к прокладочным звеньям и контроля ее качества, так как место сварки находится под витками проволоки с очень малым зазором (0,1-0,3 мм);

во-вторых, высокая стоимость, причем для искривленных скважин стоимость изготовления двухуровнего фильтра увеличивается.

Наиболее близким по технической сущности является скважинный фильтр и способ его изготовления (патент RU №2147676, МПК 8 E21B 43/08, опубл. в бюл. №11 от 20.04.2000 г.), содержащий фильтрующие секции, каждая из которых включает фильтрующую рубашку, снабженную по торцам концевыми кольцами, при этом фильтрующая рубашка выполнена из поперечных крепежных полос и продольных стержней, жестко соединенных с концевыми кольцами.

Недостатками данного скважинного фильтра являются:

- во-первых, сложность сборки, связанная с изгибом крепежных полос в кольца полосами во внутрь с помощью специального станка и их креплением;

- во-вторых, при изгибе крепежные полосы деформируются, а их внутренняя полость сжимается, при этом наружная растягивается, в связи с чем между продольными стержнями образуются щели, ширина которых может отличаться друг от друга по периметру фильтрующей рубашки. Кроме того, без посадочных мест для крепления продольных стержней практически не возможно добиться малой ширины щелей (0,5-0,7 мм) между продольными стержнями по их длине из-за нарушения соосности между ними. В связи с чем ширина щелей между продольными стержнями будет не постоянной уже в процессе сборки, что снижается эффективность (качество фильтрации) скважинного фильтра в процессе последующей эксплуатации;

в-третьих, продольные стержни эллиптического сечения задерживают песок и механические примеси в кольцевом зазоре между продольными стержнями и базовым элементов, что вызывает быстрое засорение скважинного фильтра, а это также снижает эффективность его работы.

Технической задачей изобретения является упрощение сборки скважинного фильтра, а также повышение эффективности его работы при последующей его эксплуатации в скважине.

Поставленная техническая задача решается скважинным фильтром, содержащим фильтрующие секции, каждая из которых включает фильтрующую рубашку, снабженную продольными стержнями с концевыми кольцами по торцам, жестко закрепленными на базовом элементе, выполненным в виде трубы с отверстиями.

Новым является то, фильтрующая рубашка выполнена из продольных стержней круглого сечения и ребер жесткости в виде колец, при этом продольные стержни жестко и соосно с зазором между собой закреплены на периферии ребер жесткости и концевых колец, при этом ребра жесткости установлены между концевыми кольцами исходя из длины каждой фильтрующей секции, причем каждая фильтрующая секция установлена на отдельном базовом элементе, а в каждое отверстие в трубе жестко установлены металлические сетки, размеры ячеек которых увеличиваются снаружи внутрь трубы, причем минимальный размер ячеек сетки больше зазора между продольными стержнями.

На фиг.1 схематично изображен участок предлагаемого скважинного фильтра для нагнетательной скважины.

На фиг.2 изображен разрез скважинного фильтра по сечению A-A.

На фиг.3 изображен вид сверху - B отверстия с сеткой.

На фиг.4 изображен увеличенный вид - C отверстия трубы с размещенными в нем сетками.

Скважинный фильтр состоит из базового элемента 1 (см. фиг.1), выполненного в виде трубы с отверстиями 2 и установленную на нем фильтрующую секцию 3.

Каждая фильтрующая секция 3 содержит фильтрующую рубашку 4 с концевыми кольцами 5.

Фильтрующая рубашка 4 включает в себя ребра жесткости 6 (см. фиг.2), выполненные в виде колец и продольные стержни 7 круглого сечения.

Продольные стержни 7 жестко и соосно с требуемым зазором-S закреплены (например, с помощью сварки) на периферии ребер жесткости 6 и концевых колец 5.

Ребра жесткости 6 установлены между концевыми кольцами 5, а их количество определяется опытным путем, исходя из длины каждой фильтрующей секции 3, причем каждая фильтрующая секция 3 установлена на отдельном базовом элементе 1.

В каждое отверстие 2 в трубе (базовом элементе 1) жестко установлены, например, запаяны, металлические сетки 8, 8', 8'', … 8ⁿ (см. фиг.4) размеры ячеек которых уменьшаются изнутри 9 наружу 10 (см. фиг.1) трубы (базового элемента 1), т.е. размеры ячеек S₈>S₈'>S₈”>S₈'” соответствующих металлических сеток 8, 8', 8'', … 8ⁿ (см. фиг.4) уменьшаются при перетоке жидкости изнутри 9 наружу 10 трубы (базового элемента 1).

Размеры ячеек металлических сеток 8, 8', 8'', … 8ⁿ (см. фиг.3 и 4) в отверстии 2, а также ширину щелей между продольными стержнями 7 (см. фиг 1 и 2) круглого сечения подбирают исходя из гранулометрического анализа фильтрата исходя из предполагаемых условий эксплуатации скважинного фильтра, например в нагнетательной скважине, путем отбора фильтрата и определения фракционного состава частиц, в закачиваемой жидкости.

Например, на основе гранулометрического анализа выявлено, что фракционный состав частиц (фильтрата) имеет размеры от 0,5 до 2,0 мм, поэтому в каждое отверстие 2 (см. фиг.1 и 3, 4) устанавливают четыре металлические сетки 8, 8', 8'' и 8''' с размером ячеек 2,0×2,0; 1,7×1,7; 1,3×1,3; 1,0×1,0, соответственно, а ширину щелей между продольными стержнями 7, то есть зазор S (см. фиг.2) принимают 0,7 мм.

Количество металлических сеток 8, 8', 8'', … 8ⁿ (см. фиг.4), устанавливаемых в отверстия 2 определяется опытном путем исходя из того, какого преимущественного размера является фильтрат в закачиваемой жидкости.

Скважинный фильтр работает следующим образом.

Например, в нагнетательную скважину, имеющую искривленный ствол спускается колонна труб (на фиг.1 и 2 не показано), имеющая в своем составе предлагаемый скважинный фильтр, состоящий из отдельных фильтрующих секций 3 (см. фиг.1), соединенных между собой базовыми элементами 1, выполненными в виде труб с отверстиями 2.

После установки фильтра в скважине в нее по колонне труб (на фиг.1, 2, 3, 4 не показано) посредством насоса (любой известной конструкции) закачивают жидкость (например, сточную воду)

Жидкость изнутри 9 (см фиг.1, 2, 3, 4) трубы (базового элемента 1) через металлические сетки 8, 8', 8'', … 8ⁿ, установленные в отверстии отверстия 2, перетекает наружу 10 трубы (базового элемента 1), при этом происходит фильтрация наиболее крупных частиц фильтрата размером от 1,0 до 2,0 мм, оседающих на сетках 8, 8', 8'' и 8'''.

Далее отфильтрованная на металлических сетках 8, 8', 8'' и 8''' жидкость имеющая фильтрат с размером частиц менее 1,0 мм проходит через щели с зазором - S между продольными стержнями 7 круглого сечения очищается от фильтрата (песка, механических примесей, взвешанных в жидкости частиц и т.п.), размер которых составляет от 0,7 до 1,0 мм. После чего отфильтрованная закачиваемая жидкость попадает в пласт (на фиг.1, 2, 3, 4 не показано)

В процессе эксплуатации скважинного фильтра кольцевой зазор - b между фильтрующей рубашкой 4 и базовым элементом 1 (см. фиг.1, 2 и 3, 4) не будет засоряться песком и механическими примесями благодаря:

- во-первых, очистке основной массы фильтра на металлических сетках 8, 8', 8'' и 8''' (крупных и средних фракций фильтрата, в данном примере от 1,0 мм до 2,0 мм).

- во-вторых, круглому сечению продольных стержней 7 фильтрующей рубашки 4. При необходимости конструкция предложенного скважинного фильтра позволяет промыть его без извлечения из скважины.

Предлагаемый скважинный фильтр легко собирается без деформации элементов конструкции и без использования специального гибочного станка, кроме того, он достаточно эффективен при работе, поскольку наличие нескольких металлических сеток с различным типоразмером ячеек, уменьшающихся изнутри наружу позволяют отфильтровать значительную часть фильтрата (крупного и среднего), а продольные стержни отфильтровывают более мелкий фильтрат, а выполнение их в виде круглого сечения практически исключает засорение скважинного фильтра в процессе работы.

Скважинный фильтр, содержащий фильтрующие секции, каждая из которых включает фильтрующую рубашку, снабженную продольными стержнями с концевыми кольцами по торцам, жестко закрепленными на базовом элементе, выполненным в виде трубы с отверстиями, отличающийся тем, что фильтрующая рубашка выполнена из продольных стержней круглого сечения и ребер жесткости в виде колец, при этом продольные стержни жестко и соосно с зазором между собой закреплены на периферии ребер жесткости и концевых колец, при этом ребра жесткости установлены между концевыми кольцами, исходя из длины каждой фильтрующей секции, причем каждая фильтрующая секция установлена на отдельном базовом элементе, а в каждое отверстие в трубе жестко установлены металлические сетки, размеры ячеек которых увеличиваются снаружи внутрь трубы, причем минимальный размер ячеек сетки больше зазора между продольными стержнями.

Изобретение относится к нефтепромысловой отрасли. Устройство содержит основную трубу, снабженную впуском, фильтрующую трубу, размещенную на основной трубе, слой направления потока, образованный между основной трубой и фильтрующей трубой, и устройство регулирования расхода, содержащее впуск, канал и выпуск.

Фильтр противопесочный // 2492314

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к фильтрующим устройствам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. .

Устройства и способ для установки гравийного фильтра в стволе скважины // 2492313

Фильтр для скважины подземных хранилищ газа // 2490433

Изобретение относится к строительству и эксплуатации газовых скважин, в частности к фильтрам для скважины подземных хранилищ газа, и может быть использовано на подземных газовых хранилищах.

Способ изготовления скважинного фильтра // 2490432

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при изготовлении скважинного фильтра для добычи нефти. .

Скважинный фильтр // 2490431

Изобретение относится к скважинным фильтрам, применяемым в нефтедобыче для предотвращения выноса механических примесей с извлекаемой пластовой жидкостью. .

Система противопожарного водозабора // 2490042

Изобретение относится к противопожарным системам, в частности к системам водозабора. .

Скважинный фильтр // 2486332

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при фильтрации скважинной жидкости при добыче нефти. .

Фильтр скважинный самоочищающийся // 2485289

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. .

Система, способ и устройство создания тлеющего электрического разряда // 2481463

Скважинный раскрывающийся фильтр // 2504643

Изобретение относится к технике для нефтедобычи, в частности к фильтрующим устройствам, предотвращающим вынос песка из пласта в эксплуатационную колонну. Фильтр включает несущий каркас, фильтрующие круглые щетки в виде цилиндрического корпуса с радиально ориентированными пучками ворса, диаметр которых превышает внутренний диаметр эксплуатационной колонны скважины. Несущий каркас представляет собой трубу с отверстиями. В цилиндрическом корпусе между пучками ворса выполнены отверстия. Межтрубное пространство между несущим каркасом и эксплуатационной колонной перекрыто разобщителем, расположенным выше фильтра. Повышается качество фильтрации. 1 ил.

Фильтр скважинный с промывкой без подъема оборудования // 2504644

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при насосной добыче нефтей с повышенным содержанием механических примесей. Устройство включает трубу-хвостовик, установленный на приеме насоса и проходящий через пакер, промежуточную трубу, заглушенную сверху, образующую с хвостовиком заглушенную снизу концентрическую полость, трубу-накопитель твердых частиц, цилиндрический фильтрующий элемент, расположенный между хвостовиком и трубой-накопителем. Концентрическая полость имеет радиальные каналы, расположенные непосредственно над и под пакером. Под нижними радиальными каналами в промежуточной трубе расположены горизонтальные перемычки с отверстиями, между которыми промежуточная труба имеет сквозные отверстия. С обеих сторон горизонтальных перемычек расположены подпружиненные верхний и нижний клапаны, жестко соединенные штоком. Над пружиной верхнего клапана расположен негерметичный поршень одинакового с верхним клапаном диаметра. Упругость верхней пружины превышает упругость нижней. Расширяются технологические возможности. 7 ил.

Щелевой скважинный фильтр // 2507384

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Устройство включает перфорированную несущую трубу и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали. Поперечное сечение проволоки выполнено пятигранным. Одна из граней проволоки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность. Каждая боковая сторона выполнена с двумя гранями. Верхние грани образуют фильтрующий зазор, а нижние сходятся, образуя острый угол. Верхние грани выполнены перпендикулярно к продольной оси фильтра и параллельно верхним граням соседних витков. Угол наклона от поперечной оси верхних граней меньше, чем нижних. Угол, соединяющий нижние грани, скруглен. Повышается надежность, долговечность, эффективность фильтрации, устойчивость к износу. 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Скважинный фильтр // 2509206

Изобретение относится к строительству и эксплуатации скважин различного назначения, в частности нефтяных и газовых скважин. Устройство включает полый корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми с натягом полыми срезными штифтами, фильтрующий узел, помещенный снаружи корпуса и образующий с последним кольцевую полость, которая гидравлически сообщена с полостью корпуса через полые срезные штифты в рабочем положении устройства. Каждый из полых штифтов выполнен в виде стакана с дном, размещенным в полости корпуса, и боковой поверхностью, имеющей наружный выступ, фиксирующий стакан с внешней стороны корпуса, и наружную поперечную гофру, фиксирующую стакан с противоположной - внутренней стороны корпуса. Повышается надежность работы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Узел скважинного фильтра и способ его изготовления и сборки // 2513784

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли и предназначено для скважинных фильтров в добывающих и нагнетательных горизонтальных скважинах. Устройство содержит пустотелый корпус, установленный в базовый элемент скважинного фильтра, и донышко, выполненное из магния и соединенное с корпусом в кольцевой канавке, выполненной внутри корпуса. Канавка выполнена в верхней части корпуса, в ней выполнена внутренняя проточка, в которой установлено разрезное стопорное кольцо, жестко фиксирующее донышко внутри корпуса. С противоположной стороны корпуса выполнена цилиндрическая внутренняя проточка, в которую установлен сетчатый фильтрующий пакет с ячейками, жестко зафиксированный полой втулкой. В базовом элементе выполняют отверстие с внутренним упором, выполняют резьбу в отверстии, подготавливают заготовку корпуса, определяют длину заготовки и отрезают ее, выполняют наружную резьбу на корпусе, внутри корпуса выполняют кольцевую канавку и цилиндрическую внутреннюю проточку, затем в кольцевой канавке выполняют внутреннюю проточку, устанавливают донышко и осуществляют его фиксацию. Переворачивают пустотелый корпус и в цилиндрическую внутреннюю проточку устанавливают сетчатый фильтрующий пакет, фиксируют его полой втулкой, затем вворачивают пустотелый корпус в отверстие базового элемента донышком наружу до упора. Повышается эффективность работы и срок службы фильтра, упрощается сборка. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Скважинный расширяющийся фильтр // 2513929

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к скважинным расширяющимся фильтрам, применяемым при заканчивании скважин с открытым стволом для предотвращения выноса частиц породы из пласта. Устройство содержит опорную трубу с множеством продольных прорезей, дренажную и фильтрующую металлические сетки. Сетки выполнены продольно гофрированными и размещены с зазором между собой, который заполнен гранульной набивкой. Периметр фильтрующей сетки в поперечном сечении равен периметру ствола скважины. Повышается надежность, улучшается тонкость очистки, увеличивается ресурс работы. 2 ил.

Способ установки скважинного фильтра в горизонтальной скважине // 2514040

Изобретение относится к области разработки месторождений высоковязкой нефти с оснащением скважин фильтрами. В процессе бурения определяют фильтрационно-емкостные характеристики пласта и их изменение по стволу скважины, делят ствол на зоны, которые отличаются фильтрационно-емкостными характеристиками в 1,5-1,6 раза, подбирают пропускную способность отверстий фильтра отдельно для каждой зоны и количество отверстий. В отверстия фильтра под пробками устанавливают сетчатые фильтрующие элементы. Спускают в скважину эксплуатационную колонну с фильтром, оснащенным заколонными водо- или нефтенабухающими пакерами, и устанавливают их на границах зон с различающимися характеристиками, производят крепление колонны. На устье собирают компоновку снизу вверх: фреза, подшипник-центратор, винтовой забойный двигатель, жесткий центратор, спускают компоновку до упора в пробки. В процессе фрезерования срезаемых пробок перемещают колонну труб вниз и удаляют срезаемые пробки, извлекают колонну труб. До забоя спускают колонну гибких труб, перемещают ее от забоя к устью с одновременной закачкой тампонажного состава по колонне гибких труб, которым изолируют отверстия, выполненные в нижнем периметре фильтра. Повышается эффективность отбора или закачки, упрощается процесс установки фильтра. 3 ил.

Фильтр скважинный // 2514057

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных, газовых и водозаборных скважин. Устройство включает металлическую трубу с отверстиями, снабженную снизу заглушкой, а сверху муфтой, и размещенный внутри трубы соосно с ней цилиндрический фильтрующий элемент. Верхняя часть трубы с отверстиями, выполненная в виде отдельной секции, не имеющей внутри фильтрующего элемента, снаружи покрыта сеткой, а внутри содержит выполненную в виде рукава резиновую диафрагму, толщина которой уменьшена по вертикальной линии, параллельной оси металлической трубы и совпадающей с большой осью отверстий удлиненной формы, выполненных в верхней части металлической трубы. Фильтр выполнен в виде соединенных муфтами секций. Верхняя часть трубы с отверстиями соединена с одной стороны с насосом или хвостовиком муфтой, а с другой стороны с расположенной ниже секцией фильтра. Повышается надежность работы, упрощается конструкция, увеличивается межремонтный период. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ установки скважинного фильтра в паронагнетательной горизонтальной скважине // 2522031

Изобретение относится к разработке месторождений высоковязкой нефти при вскрытии пластов паронагнетательными горизонтальными скважинами. Способ включает бурение горизонтальной скважины, спуск эксплуатационной колонны со скважинным фильтром со срезаемыми пробками в отверстиях и пакерами. В процессе бурения определяют фильтрационно-емкостные характеристики, делят ствол скважины на зоны, которые отличаются фильтрационно-емкостными характеристиками в 1,5-1,6 раза, подбирают площадь проходных сечений отверстий фильтра и их количество для каждой зоны. На устье фильтр внутри оснащают срезной воронкой, а снаружи - водонабухающими пакерами, спускают в скважину колонну и устанавливают фильтр, чтобы водонабухающие пакеры находились на границах зон пласта с различающимися характеристиками. Производят крепление колонны, на устье собирают компоновку снизу вверх: магнитный ловитель, толкатель, жесткий центратор с переточными каналами. Спускают компоновку в скважину до упора толкателя в срезную воронку, разгружают колонну труб, перемещают срезную воронку до упора в первый ряд срезаемых пробок, полностью разгружают колонну труб на воронку и разрушают первый ряд срезаемых пробок. Перемещают колонну труб от устья к забою и разрушают следующий ряд пробок с фиксацией их на магнитном ловителе. Вновь полностью разгружают колонну труб на воронку и разрушают оставшиеся ряды пробок, извлекают колонну труб с компоновкой. Изолируют отверстия в нижнем периметре фильтра. Повышается качество вскрытия пласта, сокращается время установки фильтра. 4 ил.

Фильтр погружного электроцентробежного насоса // 2525888

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для защиты глубинных скважинных электроцентробежных насосов от засорения механическими примесями. Устройство включает корпус с фильтрующим элементом, установленный на корпусе уплотнительный элемент, отделяющий приемную часть фильтра от выкидной. Уплотнительный элемент выполнен в виде «зонта», представляющего собой каркас из металлических спиц с натянутой между ними нефтестойкой резиной. Устройство снабжено пружиной, держателем и заряженной батареей, заряд которой рассчитан на спуск на заданную глубину, обеспечивающей нахождение «зонта» в закрытом положении. Повышается надежность фиксации уплотнения, повышается качество перекрытия пластов. 2 ил.